Расчет на прочность полиэтиленовых труб

2.3.1 Расчетные характеристики полиэтиленовых труб

Расчетное сопротивление материала труб R следует определять по формуле

, (31)

где R^H—нормативное длительное сопротивление разрушению мате­риала труб из условия работы на внутреннее давление, R^H =1,3МПа;

K_Y—коэффициент условий ра­боты трубопровода, K_Y =0,5;

К_с—коэффициент проч­ности соединения труб, К_с =0,95[13] .

Модуль ползучести материала труб Е, принимается с учетом его изменения при длительном действии нагрузки и температуры на трубопро­вод по формуле

(32)

где Е₀ — модуль-ползучести материала трубы при растяжении, Е₀ =32 МПа,в зависимости от проектируемого срока службы трубопровода и величины действующих в стенке тру­бы напряжений;

К_е — коэффициент, учитывающий влияние температуры на деформационные свойства материала труб, К_е =0,40.

2.3.2 Расчет нагрузок и воздействия на трубопровод

При расчете трубопроводов следует учитывать нагрузки и воздействия, возникающие при их сооружении, испытании и эксплуатации.

Рассчитаем нормативную нагрузку от массы 1 м трубопро­вода

(33)

где g_T—плотность материала трубопровода, кг/м³;

D— наружный диаметр трубы, м;

d—толщина стенки трубы, м.

В тех случаях, когда для трубопровода требуется устройство наружной изоляции, в нормативную нагрузку q^H_T следует включать нагрузку от массы изолирующего слоя.

Нормативная вертикальная нагрузка от давле­ния грунта на трубопровод

(34)

где g_ГР— плотность грунта, кг/м³;

h—расстояние от верха трубопровода до поверхности земли, м, назначаемое из усло­вия исключения возможности воздействия на трубопровод динами­ческих нагрузок.

Нормативную нагрузку от гидростатического давления грунтовых вод, вызывающую всплытие трубо­провода

(35)

где g_В — плотность воды с учетом растворенных в ней солей, Н/м³ (кгс/м³),

D — наружный диаметр трубопровода с учетом изоляционного покрытия, м.

2.3.3 Проверка прочности и устойчивости подземных трубопровод

Подземные трубопроводы следует проверять по прочности и деформациям поперечного сечения.

Расчетные сопротивления материала труб для подземного трубопровода следует определять по фор­муле

(36)

где R—расчетное сопротивление материала труб;

К₁ — коэффициент условий прокладки подземного трубопровода, принимаемый равным 0,8—для трубопроводов, про­кладываемых в местах, труднодоступных для рытья траншей в слу­чае его повреждения; 0,9—для трубопроводов, прокладываемых под усовершенствованными покрытиями; 1,0—для остальных тру­бопроводов.

Несущая способность подземных трубопроводов должна проверяться путем сопоставления предельно до­пустимых расчетных характеристик материала трубо­провода с расчетными нагрузками на трубопровод, при этом внешние, нагрузки приводятся к двум эквивалент­ным противоположно направленным вдоль вертикально­го диаметра линейным нагрузкам.

Полная расчетная приведенная (эквивалент­ная) линейная нагрузка Р_пр

где Q — равнодействующие расчетных вертикальных нагрузок;

b — коэффициент приведения нагрузок;

h — коэффициент, учитывающий боковое давление грунта на трубопровод.

(37)

- расчетная нагрузка на трубопровод от тран­спорта;

- расчетная нагрузка на трубопровод от равно­мерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки.

Расчетная нагрузка на трубопровод от тран­спорта

(38)

где n_тр — коэффициент перегрузки от транспортных нагрузок, h_тр =1,4;

q^Н_ТР—нормативное равномерно распределенное давление от транспорта, q^Н_ТР =10Н/м²;

D—наружный диаметр трубопровода, м.

Расчетная нагрузка на трубопровод от равно­мерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки

(39)

(40)

где Р_ГР—параметр, характеризующий жесткость засыпки, МПа (кгс/см²), рассчитываемый по соотношению

. (41)

Р_Л—параметр, характеризующий жесткость трубопро­вода

(42)

где Е_ГР —модуль деформации грунта засыпки, принимаемый в зависимости от степени уплотнения грунта: для песчаных грунтов—от 8,0 до 16,0 МПа), для супесей и суглинков—от 2,0 до 6,0 МПа), для глин—от 1,2 до 2,5 МПа;

Е —мо­дуль ползучести материала труб;

n_P — коэффициент перегрузки от нагрузок на поверхности грунта.

(43)

Значение коэффициента приведения нагрузок b следует принимать зависимости от способа опирания трубопровода на грунт:

а) для нагрузок от давления грунта: при укладке на плоское основание—0,75; при укладке на спрофилиро­ванное основание с углом охвата трубы 2а= 70°—0,55, 2а =90°— 0,50, 2а = 120° — 0,45;

б) для нагрузок от массы трубопровода и транспортируемого вещества: при укладке на плоское основание — 0,75, при укладке на спрофилированное основание с углом охвата трубы 2а = 75°— 0,35, 2а =90°— 0,30, 2а= 120°—0,25.

Величину коэффициента h, учитывающего боко­вое давление грунта на трубопровод, следует принимать в зависимости от степени уплотнения засыпки в преде­лах от 0,85 до 0,95.

Несущую способность подземных трубопрово­дов по условию прочности следует проверять на дейст­вие только внутреннего давления транспортируемого ве­щества, при этом полное расчетное приведенное (экви­валентное) напряжение s_пр, МПа (кгс/см²), вычисленное в соответствии с требованиями п. 5,18 должно удовлет­ворять неравенству

(44)

(45)

условие выполняется.